一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统及方法，本发明专利技术系统包括：用于抓取货物的自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置，并将货物放置在可接续式电动伸缩托辊组；用于输送集装箱盒装货物的可接续式电动伸缩托辊组；纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置的头端与可接续式电动伸缩托辊组的尾端连接，用于对货物进行六面自动化消杀；安装在纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置后方的机器人自动化码垛系统，用于抓取消杀后的集装箱货物，并对其进行码垛；用于根据消杀节拍、动态调整集装箱卸货速度、伸缩托辊传输速度、后续消杀、码垛频率，实现智能化集装箱货物卸货消杀码垛作业集成控制的视觉引导控制系统。制的视觉引导控制系统。制的视觉引导控制系统。

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及集装箱自动化卸货、消杀和码垛作业线控制
，具体而言，尤其涉及一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着近几年全球物流运输行业的快速发展，集装箱作为物流运输的主要载体，承载了大量的铁路和远洋物流任务。其中集装箱货物装卸作为集装箱物流运输中的重要环节，目前集装箱货物的装卸还是较多采用人工搬运的方式，存在人工劳动强度大、装卸效率低、装卸人工成本高、自动化程度低等问题。
[0003]同时近年来受新冠病毒的影响，在新冠疫情追本溯源的过程中，新冠病毒在进口冷链食品外包装上多次检出，使冷链环节屡次成为疫情风险点，如何加强进口食品冷链安全防控成为社会焦点问题。在这样的形势下，提升进口冷链食品的消毒能力，无疑成为当前防疫的重要任务之一，需要我们不断创新消杀方式和相关技术。而且冷链工作环境本就对人的健康不利，疫情期间更是需要加强对人的防疫举措，无人化智能设施设备能够减少人员接触货物的频次，对于降低健康风险、提升工作效率具有重要价值。因此设计一款能够针对集装箱冷链货物，实现集装箱自动化卸货消杀码垛作业的装置就显得极为重要。
[0004]目前国内关于集装箱盒装货物全自动化卸货装置的研究尚处于发展水平，冷链货物装卸主要还是依靠人工搬扛，这就极大的增加了人货接触感染的风险。同时，纸盒装货物的六面消杀技术是另一关键技术，怎样实现消毒液的均匀喷洒、循环回收利用和货物六面全覆盖多能场耦合消毒等技术是目前的重点。而对于集装箱纸盒装货物智能化卸货、消毒和码垛技术的集成作业线的研究更是少之又少。在现有文献资料及专利检索中，尚未发现有对冷链集装箱纸盒装货物卸货、消毒和码垛的集成作业线的研究。
[0005]对于集装箱盒装货物自动化卸货设备的研究，青岛创科未来机器人科技有限公司提出的冷链集装箱纸箱货物装卸设备及方法(CN 113697491 A)，采用子母车设计，母车和子车分别在集装箱外面和内部工作。母车升降机构通过液压驱动，需要额外增加一套液压系统。子车采用的大臂伸缩机构悬臂太长，导致结构稳定性和刚性差，并未形成卸货、消杀和码垛的集成作业线。
[0006]对于冷链集装箱货物六面自动化消毒装置和方法的研究，大连港毅都冷链有限公司提出的一种货物消毒设备(CN 215386144 U)，采用喷头喷洒消毒液的方式进行消杀作业，由于喷头只固定布置在上下左右四个面上，很难实现全方位消杀；厦门和健卫生技术服务有限公司提出的一种电动式冷链外包装多维消杀设备(CN 214421476 U)，采用气液式雾化喷洒消毒液的方式进行消杀作业，消毒模式单一，具有一定的局限性；厦门大学提出的一种基于深紫外的冷链货物全方位消毒装置(CN 113117106 A)，采用深紫外杀菌消毒，光源灯阵列布置在上下左右四个面上，但是由于在货物运动方向的前后面无法布置紫外灯以及采用多条传送带连接的方式，不利于货物的六面全方位消杀，具有一定的消杀死角。
[0007]针对目前集装箱卸货、消杀和码垛存在的问题和已有专利的不足，如何提高冷链集装箱纸盒装货物卸货、消毒和码垛的自动化和智能化水平，减少企业人力成本和工人的劳动强度，降低货物表面可能存在的新冠病毒对人员生命健康和疫情扩散的风险，来依靠自动化设备替代人工，彻底实现人货分离，杜绝人员染疫风险是当前亟需解决的难题。因此设计一款具有高效率、智能化、无人化、集成性高等特点，能够实现集装箱货物自动化卸货、消杀、码垛的作业线就显得极为重要。

技术实现思路

[0008]根据上述提出集装箱盒装货物存在的卸货、消毒和码垛的技术问题，提供一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统及方法。本专利技术高度集成了集装箱盒装货物卸货、消毒和码垛各部分控制系统，具有集成性好、智能化程度高、操作性好等特点。提高了集装箱卸货效率、降低人工劳动强度和人力成本，减小了人员染疫风险。
[0009]本专利技术采用的技术手段如下：
[0010]一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统，包括：
[0011]自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置，用于抓取货物，并将货物放置在可接续式电动伸缩托辊组；
[0012]可接续式电动伸缩托辊组，其头端连接自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置的尾端，用于输送集装箱盒装货物；
[0013]纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置，其头端与所述可接续式电动伸缩托辊组的尾端连接，用于对所述可接续式电动伸缩托辊组传递来的货物进行六面自动化消杀；
[0014]机器人自动化码垛系统，安装在纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置的后方，用于抓取完成消杀后的集装箱货物，并对其进行码垛；
[0015]视觉引导控制系统，与所述自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置、可接续式电动伸缩托辊组、纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置以及机器人自动化码垛系统通信连接，且安装在自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置上，用于根据消杀节拍、动态调整集装箱卸货速度、伸缩托辊传输速度以及后续消杀、码垛频率，实现智能化集装箱货物卸货消杀码垛作业集成控制。
[0016]进一步地，所述视觉引导控制系统包括机器视觉系统、集成控制系统以及人机交互系统，机器视觉系统，安装在自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置的头端，用于获取集装箱内部盒装货物位置信息，并将位置信息反馈到集成控制系统；集成控制系统和人机交互系统集成于自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置上，同时集成控制系统与机器视觉系统、人机交互系统、自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置、可接续式电动伸缩托辊组、纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置以及机器人自动化码垛系统进行通讯连接。
[0017]进一步地，所述机器视觉系统包括图像获取模块、图像处理模块、深度成像模块；其中：
[0018]图像获取模块包括照明光源、平面相机和镜头，用于获取被测集装箱内部货物的图像，并将图像信息传输给图像处理模块；
[0019]图像处理模块包括工控机，与所述图像获取模块通信连接，先对获取到的图像信
息进行边缘轮廓提取，再对提取出的图像轮廓区域进行分割，获得集装箱内部盒装货物的二维中心位置信息；
[0020]深度成像模块包括激光位移计，与所述图像处理模块通信连接，用于获取被测盒装货物与所述集装箱内的深度信息。
[0021]进一步地，所述集成控制系统包括轨迹规划模块、PLC控制器模块、六轴桁架机器人控制模块、电动平车控制模块、I/O控制模块、网络通讯模块；其中：
[0022]轨迹规划模块集成货物位置信息判别、轨迹规划算法；轨迹规划模块集成于工控机，基于图像处理模块输出的盒装货物的位置信息，计算出被测货物可被抓取的位置，选择可执行的吸盘机构，并输出6轴桁架机器人的定位信息；
[0023]PLC控制器模块包括电源单元、CPU单元、I/O扩展单元；PLC控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统，其特征在于，包括：自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置(4)，用于抓取货物，并将货物放置在可接续式电动伸缩托辊组(5)；可接续式电动伸缩托辊组(5)，其头端连接自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置(4)的尾端，用于输送集装箱盒装货物；纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置(6)，其头端与所述可接续式电动伸缩托辊组(5)的尾端连接，用于对所述可接续式电动伸缩托辊组(5)传递来的货物进行六面自动化消杀；机器人自动化码垛系统(7)，安装在纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置(6)的后方，用于抓取完成消杀后的集装箱货物，并对其进行码垛；视觉引导控制系统，与所述自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置(4)、可接续式电动伸缩托辊组(5)、纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置(6)以及机器人自动化码垛系统(7)通信连接，且安装在自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置(4)上，用于根据消杀节拍、动态调整集装箱卸货速度、伸缩托辊传输速度以及后续消杀、码垛频率，实现智能化集装箱货物卸货消杀码垛作业集成控制。2.根据权利要求1所述的集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统，其特征在于，所述视觉引导控制系统包括机器视觉系统(1)、集成控制系统(2)以及人机交互系统(3)，其中：机器视觉系统(1)，安装在自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置(4)的头端，用于获取集装箱内部盒装货物位置信息，并将位置信息反馈到集成控制系统(2)；集成控制系统(2)和人机交互系统(3)集成于自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置(4)上，同时集成控制系统(2)与机器视觉系统(1)、人机交互系统(3)、自主行进式集装箱内纸盒装货物自动抓取卸货装置(4)、可接续式电动伸缩托辊组(5)、纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置(6)以及机器人自动化码垛系统(7)进行通讯连接。3.根据权利要求1所述的集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统，其特征在于，所述机器视觉系统(1)包括图像获取模块(101)、图像处理模块(102)、深度成像模块(103)；其中：图像获取模块(101)包括照明光源、平面相机和镜头，用于获取被测集装箱内部货物的图像，并将图像信息传输给图像处理模块(102)；图像处理模块(102)包括工控机，与所述图像获取模块(101)通信连接，先对获取到的图像信息进行边缘轮廓提取，再对提取出的图像轮廓区域进行分割，获得集装箱内部盒装货物的二维中心位置信息；深度成像模块(103)包括激光位移计，与所述图像处理模块(102)通信连接，用于获取被测盒装货物与所述集装箱内的深度信息。4.根据权利要求1所述的集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统，其特征在于，所述集成控制系统(2)包括轨迹规划模块(201)、PLC控制器模块(202)、六轴桁架机器人控制模块(203)、电动平车控制模块(204)、I/O控制模块(205)、网络通讯模块(206)；其中：
轨迹规划模块(201)集成货物位置信息判别、轨迹规划算法；轨迹规划模块(201)集成于工控机，基于图像处理模块(102)输出的盒装货物的位置信息，计算出被测货物可被抓取的位置，选择可执行的吸盘机构，并输出6轴桁架机器人的定位信息；PLC控制器模块(202)包括电源单元、CPU单元、I/O扩展单元；PLC控制器模块(202)与轨迹规划模块(201)、六轴桁架机器人控制模块(203)、电动平车控制模块(204)、I/O控制模块(205)、网络通讯模块(206)进行通讯连接；PLC控制器模块(202)接收轨迹规划模块(201)的定位信息并控制六轴桁架机器人控制模块(203)、电动平板车控制模块(204)运行到被测集装箱货物可被抓取的位置，同时控制I/O控制模块(205)、网络通讯模块(206)进行相应动作调整；六轴桁架机器人控制模块(203)包括六台伺服驱动器、安全光电开关；六轴桁架机器人控制模块(203)与PLC控制器模块(202)通信连接，用于控制六轴的伺服电机进行相应的原点回归、手/自动定位运行动作，并利用安全光电开关实现安全保护功能；电动平板车控制模块(204)包括两台伺服驱动器、无线遥控器、信号接收器、激光位移计；电动平板车控制模块(204)与PLC控制器模块(202)通信连接，用于两台电机差速控制实现电动平车的前进、后退、转弯，并利用无线遥控器，实现电动平车无线的手动控制，结合激光位移计的位置信息反馈，实现电动平车的全自动运行；I/O控制模块(205)包括传感器单元、执行器单元；I/O控制模块(205)与PLC控制器模块(202)通信连接，传感器单元包括水平抓取吸盘组激光位移计、垂直抓取吸盘组激光位移计、水平抓取吸盘组接近开关、垂直抓取吸盘组接近开关、伸缩托辊磁性开关，用来对自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置(4)的工作状态进行实时反馈；执行器单元包括水平抓取吸盘组电磁阀、垂直抓取吸盘组电磁阀、水平抓取吸盘组气缸电磁阀、车上电动伸缩托辊气缸电磁阀，用来实现对自主行进式集装箱盒装货物自动抓取卸货装置(4)前端的吸盘组进行控制；网络通讯模块(206)包括可接续式电动伸缩托辊组通讯单元、纸盒箱货物多模式六面自动化消杀装置通讯单元、机器人自动化码垛系统通讯单元、人机交互系统通讯单元；网络通讯模块(206)与PLC控制器模块(202)通信连接。5.根据权利要求1所述的集装箱盒装货物智能化卸货消杀码垛作业线视觉引导控制系统，其特征在于，所述人机交互系统(3)包括上位机界面(301)、触摸显示屏(302)、开关按钮(303)、信号指示灯(304)、操作台(305)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志祥，高东，孙文博，邢立冬，高航，王宣平，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：